SU1441265A1

SU1441265A1 - Rotary viscometer

Info

Publication number: SU1441265A1
Application number: SU874217375A
Authority: SU
Inventors: Владимир Александрович Николаев; Николай Иванович Ворсин; Владимир Владимирович Разуваевский
Original assignee: Специальное проектно-конструкторское бюро "Промавтоматика"
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1988-11-30

Abstract

Изобретение откоситс к устройствам , предназначенным дл измерени реологических характеристик буровых растворов. Цель изобретени - повьше- ние точности и надежности. С этой целью в корпусе 1, в котором расположены два коаксиальных цилиндра 2 и 3, один из которых св зан с приводом вращени , а другой - с системой измерени крут щего момента, включающей торсион 7, состо щий из двух The invention is inclined to devices for measuring the rheological characteristics of drilling fluids. The purpose of the invention is to increase accuracy and reliability. For this purpose, in housing 1, in which two coaxial cylinders 2 and 3 are located, one of which is connected to a rotational drive and the other to a torque measuring system including a torsion bar 7 consisting of two

Description

1one

Изобретение относитс к приборам дл определени в зкости, предельного напр жени сдвига и других реологических характеристик в зкопласти- ческих жидкостей, например промывоч- ных и цементных растворов, примен емых в нефт ной и газовой промьшлен- ности при бурении скважин.The invention relates to devices for the determination of viscosity, shear stress and other rheological characteristics in plastic fluids, such as flushing and cement slurries, used in the oil and gas industry in drilling wells.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерений и надежности работы вискозиметра.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy and reliability of the viscometer.

На фиг. изображен вискозиметр, поперечный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - торсион, размещенный с гарантированным зазором во втулке; на фиг.4 - торсион и втулка, поперечный разрез.FIG. shows a viscometer, cross section; figure 2 - section aa in figure 1; on fig.Z - torsion, placed with a guaranteed gap in the sleeve; figure 4 - torsion and sleeve, cross-section.

. .

Ротационный вискозиметр (фиг,I) содержит корпус 1, в котором расположены два коаксиальных цилиндра 2 и 3. Приводной цилиндр 2 установлен в подшипниках 4 и св зан с приводом вращени (электродвигателем) 5 ременной передачей 6. Измерительный цилиндр 3 подвешен на торсионе 7. В корпусе 1 также расположены датчик 8 положени и электромагнит 9.The rotational viscometer (FIG. I) includes a housing 1 in which two coaxial cylinders 2 and 3 are located. A driving cylinder 2 is mounted in bearings 4 and connected to a rotational drive (electric motor) 5 by a belt drive 6. The measuring cylinder 3 is suspended on a torsion 7. The case 1 also contains a position sensor 8 and an electromagnet 9.

Торсион 7 размещен с гарантированным зазором во втулке 10, один конец которой жестко св зан с измерительным цилиндром 3, а на другом установлены два рычага 11 и 12, взаимо- действу1П11иге один с электромагнитом 9 а друго с. датчиком 8 положени . The torsion bar 7 is placed with a guaranteed clearance in the sleeve 10, one end of which is rigidly connected to the measuring cylinder 3, and on the other side there are two levers 11 and 12, which interact with each other with one electromagnet 9 and the other. sensor 8 position.

Датчик 8 положени выполнен в виде излучател 13 и фотоприемника 14, световой поток между которыми }1зме- н етс выступом 15 на рычаге 12. Датчик 8 положени отрегулирован так, что при отсутствии нагрузки на измерительный цилиндр 3 выступ 15 перекрывает половину отверсти 16 в корпусе датчика (фиг.2) и сигнал рассогласовани отсутствует.The position sensor 8 is made in the form of an emitter 13 and a photodetector 14, the luminous flux between them} 1 is replaced by a protrusion 15 on the lever 12. The position sensor 8 is adjusted so that, when there is no load on the measuring cylinder 3, the protrusion 15 covers half of the hole 16 in the sensor housing (FIG. 2) and the error signal is absent.

При перемещении выступа 15 измен етс световой поток, попадающий в фотоприемник 14. По вл етс сигнал рассогласовани в фотоэлектрическом мосте во вторичном приборе 17. Наход щийс там же усилитель усиливает этот сигнал, и подает напр жение на катушку электромагнита 9.When the protrusion 15 is moved, the luminous flux entering the photodetector 14 changes. A mismatch signal appears in the photoelectric bridge in the secondary device 17. The amplifier located there amplifies this signal and applies voltage to the coil of the electromagnet 9.

Электромагнит 9 (фиг.2) состоит из посто нного магнита 18, сердечника 19 и катушки 20.The electromagnet 9 (Fig. 2) consists of a permanent magnet 18, a core 19 and a coil 20.

Торсион 7 (фиг.З и 4) выполнен в виде двух взаимно перпендикул рных пластин 21 и двух зацепов 22 и 23. Верхним зацепом 22 торсион 7 закреплен на корпусе 1, а нижним зацепом к измерительному цилиндру 3. К зацепу 23 прикреплена втулка 10.The torsion bar 7 (FIGS. 3 and 4) is made in the form of two mutually perpendicular plates 21 and two hooks 22 and 23. The upper hook 22 22 is attached to the housing 1, and the lower hook to the measuring cylinder 3. The hook 10 is attached to the hook 23.

Конструкци торсиона 7, состо щего из двух взаимно перпендикул рных пластин, расположенных во втулке, обеспечивает большую жесткость системы подвески измерительного цилиндра при изгибе и позвол ет обойтись без подшипников, при этом сохран етс The design of the torsion bar 7, consisting of two mutually perpendicular plates located in the sleeve, provides greater rigidity of the suspension system of the measuring cylinder during bending and eliminates the need for bearings, while maintaining

мала жесткость системы при кручении . Однако это не сокращает диапазона измерений, так как крут щий момент через втулку 10 воспринимаетс электромагнитом 9.low torsional stiffness of the system. However, this does not reduce the measurement range, since the torque through the sleeve 10 is sensed by the electromagnet 9.

Вискозиметр работает следующим образом .The viscometer works as follows.

Коаксиальные цилиндры 2 и 3 погружают в исследуемую жидкость до уровн выше верхнего торца измерительного цилиндра 3. Приводной цилиндр 2 через ременную передачу 6 привод т во вращение приводным электродвигателем 5. Исследуема жидкость при этом находитс в услови х танген- циального сдвига в однородном поле напр жений в уэком зазоре между цилиндрами 2 и 3. , The coaxial cylinders 2 and 3 are immersed in the test fluid to a level above the upper end of the measuring cylinder 3. The drive cylinder 2 through a belt drive 6 is rotated by a drive motor 5. The test fluid is under conditions of tangential shift in a uniform stress field in uekom gap between the cylinders 2 and 3.,

11, который возвращает втулку 10 и измерительный цилиндр 3 в исходное положение. В исходное положение воз- J вращаетс рычаг 12 с выступом 15, который перекрывает половину отверсти 16. Сигнал рассогласовани исчезает .11, which returns the sleeve 10 and the measuring cylinder 3 to its original position. The initial position returns to the rotation of the lever 12 with the protrusion 15, which closes the half of the hole 16. The error signal disappears.

Зна величину -напр жени на катуш- 10 ке электромагнита при различных скорост х вращени электродвигател , по известным зависимост м определ ют реологические характеристики исследуемой жидкости.By knowing the magnitude of the voltage across the coil of an electromagnet at different speeds of rotation of an electric motor, the rheological characteristics of the liquid under study are determined by known dependencies.

1515

Claims

Invention Formula

Rotational viscometer, comprising a housing in which two are located. The measuring cylinder 3 under the deist-20 coaxial cylinder, one of the torsional torque from the friction force, is rotated at a certain angle. The sleeve 10 and the lever 12 fixed on it rotate at the same angle. The protrusion 15 of the lever 12 opens the opening 16, resulting in an increase in the luminous flux entering the photodetector 14. A mismatch signal appears in the photoelectric bridge in the secondary device 17. transformed, amplified, and energized to the coil 20 of the electromagnet. Under the action of electromagnetic forces moves the lever

25

thirty

connected to the rotational drive and the other measuring device to the torque measuring system, including a torsion consisting of two mutually perpendicular plates, and a negative feedback unit, which is In order to improve the accuracy and reliability of the viscometer, the torsion is placed with a gap in the sleeve, one end of which is rigidly connected to the measuring cylinder and the other to the levers of the negative feedback unit.

41265

11, which returns the sleeve 10 and the measuring cylinder 3 to its original position. The initial position returns to the rotation of the lever 12 with the protrusion 15, which closes the half of the hole 16. The error signal disappears.

By knowing the magnitude of the voltage across the coil of an electromagnet at different speeds of rotation of an electric motor, the rheological characteristics of the liquid under study are determined by known dependencies.

15

IS

fff

m; ;-: 77 7 /:; - 5; 777g; Tl

.v- -b - .., -..-, ..-- -Ts-.j .-, --....--- .i. .,.,: t: -: f: i S: f - Jl-j: T.

gz